Complexo e possivelmente revolucionário: o que é um computador quântico?

Complexo e possivelmente revolucionário: o que é um computador quântico?

 

 

Os computadores quânticos são tão complexos que nem os próprios criadores sabem, ao certo, o que ele é capaz de fazer. Entenda o potencial e as dúvidas.

Difícil de explicar, digno de ficção científica e com potencial para ser revolucionário. O computador quântico é uma inovação que mistura física quântica, computação e muita ciência. O computador quântico é bem diferente do seu desktop, notebook, tablet ou smartphone. O principal diferencial desse tipo de máquina é o cérebro: esqueça os chips de um computador convencional. No quântico, a chave são os átomos: eles interagem entre si e são capazes de realizar cálculos quase que instantâneamente.

Achou complexo? Como diz a Wired, a computação quântica é a computação no estado mais esotérico possível. “É uma tecnologia experimental, extremamente complexa e às vezes confusa”, afirma Cade Metz. Para entender os computadores quânticos, é necessário entender antes a física quântica: ciência que se dedica a estudar o lado microscópico da física e a informação quântica.

A informação quântica, segundo vídeo do Piled Higher and Deeper, é representada pelo princípio da incerteza e da aleatoriedade intrínseca. Complicou mais? Pense na computação normal: ela interpreta bits de informação, que são lidos como 0 ou 1. No qubit – o bit quântico — há mais de uma maneira de interpretar. “Pense no qubit como uma caixa: você pode abri-la de diferentes maneiras. Mas ao abrir uma, você nunca vai saber o que aconteceria se você abrisse de outra forma”, diz o vídeo. A ideia aqui é que o qubit pode estar nos dois estados (0 e 1) simultaneamente.

O vídeo ainda detalha: a aleatoriedade vem da habilidade dos estados quânticos de chegarem a um estado de superposição. “Imagine não o número 0 e 1, mas sim ondas. E você pode analisar essas ondas como 0 ou 1 — ela está nos dois estados”, afirma. Por isso, a computação quântica ainda enfrenta certa resistência entre os especialistas, apesar de ser um campo aparentemente promissor. Essa sobreposição é motivada pela instabilidade. A nível quântico, qualquer interferência poderia alterar esse processo. Portanto, um computador quântico precisa ser resfriado a temperaturas próximas de zero. Isso significa que são difíceis de construir e manter, além de ser tecnicamente impossível observar o que acontece dentro dele.

O computador quântico feito pela D-Wave, empresa canadense que é a única a vender o equipamento, interpreta dados 100 milhões de vezes mais rápido do que um chip normal de computador. Isso mesmo, 100 milhões. Depois dessa informação, é capaz que você pergunte: onde eu compro? Mas não é tão simples assim: o computador quântico não é do tipo que você deixa embaixo da mesa — é só ver o tamanho do D-wave abaixo. O preço? Também é improvável que você tenha sobrando: US$ 10 milhões — mais de R$ 31 milhões.

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Sabendo da complexidade do produto em que investe, a D-Wave faz um resumo em seu site sobre o que é o computador quântico. Para isso, foi feita uma analogia com uma paisagem com montanhas e vales para mostrar como o computador quântico resolve problemas de otimização. Problemas de otimização são situações em que cientistas precisam achar o melhor caminho para atingir uma solução.

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Considerando a imagem acima, o site da empresa diz:  “Resolver problemas de otimização pode ser descrito como achar o ponto mais baixo na figura. Todas as soluções possíveis são mapeadas com coordenadas da paisagem, e a altitude da paisagem é a ‘energia’ ou ‘custo’ da solução neste ponto. O objetivo é achar o menor ponto no mapa e ler as coordenadas”.

A explicação continua: “computadores clássicos só podem ‘andar sobre a paisagem’. Computadores quânticos podem viajar pela paisagem, conseguindo achar o ponto mais baixo de maneira mais rápida. O processador D-Wave considera todas as possibilidades simultaneamente para determinar a menor energia possível para formar essas relações. O computador é capaz de retornar 10 mil respostas em 1 segundo”, completa.

Afinal, o que faz, em termos práticos, um computador quântico?

A computação quântica é muito nova. Tanto que todos os dias são feitos testes para compreender a sua verdadeira utilidade. Algumas empresas já buscam aquecer o mercado. Em comunicado, o CEO da Intel Brian Krzanich detalhou a parceria da empresa com a Delft University of Technology (TU Delft), que trabalha com computação quântica há alguns anos. “Podemos ajudar a escalar essa tecnologia”, disse. Já um artigo na Wired detalha um pouco os planos da Google, outra companhia interessada no computador quântico. Em parceria com a Nasa, eles estão utilizando o D-Wave para compreender o seu potencial e sua utilidade.

Segundo Hartmut Heven, que supervisiona os experimentos da Google com o D-Wave, o computador pode melhorar significativamente o aprendizado de máquinas, o que pode significar mais eficiência na inteligência artificial. Mas é um processo longo: como diz a publicação, o Google considera a computação quântica como “aprender a voar”, comparando com um voo dos Irmãos Wright em 1903. Heven diz para a Wired que as situações experimentais ainda dificultam um pouco a compreensão da máquina. “O problema computacional precisa ser difícil o suficiente para os recursos quânticos”, diz. Se o D-Wave continuar a melhorar o sistema, a computação quântica pode apresentar mais utilidades no mundo real no futuro.

Um dos problemas do computador da D-Wave é que ele não resolve todos os tipos de problema. Ou seja, ele não é universal e não pode resolver qualquer tipo de cálculo. A máquina é feita, como diz o site da empresa, para problemas de otimização. Esses problemas podem envolver a sequência do genoma humano e o aprendizado de máquinas, mas ainda é incerto se a máquina pode lidar com essas questões melhor do que o computador tradicional. É o que espera Greg Satell, da Forbes. Para ele, o computador quântico é capaz de acompanhar os avanços da tecnologia. Ele entende que os tradicionais podem trazer limites envolvendo a inteligência artificial.

O exemplo dado no texto é sobre reconhecimento facial: os computadores digitais têm uma limitação de processamento de dados e no aprendizado, o que pode levar a falhas. Esse tipo de problema pode levar a erros cruciais, como identificar um terrorista da forma errada. A computação quântica pode ajudar a fazer esse processo sem erros.

Fonte: Intel iQ Brasil

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